受激布里渊散射(SBS)原理及优化ppt课件.pptx
,Contents,光纤的非线性,1,Click to add Title,2,Click to add Title,3,4,受激布里渊散射,测试 方法,优化方法及结论,引言,SBS测试的意义,光纤的非线性,光场,极化,电磁波,叠加,线性：,非线性：,参量过程,非参量过程：分子振动或声子参与起主动作用，不仅入射光场之间相互耦合，而且入射光场与物质激发态之间也存在耦合，如SBS。,极化强度和电场强度的关系可以描述为：,散射,受激的散射过程,斯托克斯光（ ）,反斯托克斯光（ ）,受激散射的物理机制,频率为Vin的入射光子与介质相互作用，可以发射一频率为 的光子和一个频率为 的光学支声子，也可能吸收一个频率为 的声子而产生一个频率为 的光子。,受激布里渊散射,由于光子和分子的相互作用，当入射光过强时，光纤的二氧化硅晶格产生光散射，形成频率偏移散射波，入射光的部分能量转给了后向散射光。绝大部分输入光功率转换为后向散射的斯托克斯光波，这一非线性过程称为受激布里渊散射SBS(Stimulated Brillouin Scattering)。,SBS可以描述为：,由于在较长的光纤中发射激光，如果超过某个临界功率，则由于线宽和光纤类型的原因，可能会发生强烈的反射，从而导致在光纤的反射端观测到的功率达到最大极限值。,由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。,主要原因,产生,SBS的阈值光功率： 为布里渊增益系数， 为纤芯有效面积、 为有效作用长度纤芯有效面积：有效作用长度（即泵浦光与斯托克斯光相互作用长度）与光纤的单位长度衰减系数 和光纤长度L有关,（ 为单模光纤模场半径）,布里渊增益系数纤芯有效面积有效作用长度布里渊线宽 入射光线宽,影响因素,改善方法,为了使光纤放大器的高输出功率能够有效地注入单模光纤，必须提高SBS门限功率。目前最能实现的方法是对信号光源作附加调制或对外调制器附加调相，使入射光的谱宽增大。改变Bias，使激光的折射率发生变化，而使入射光谱宽增大。改变Iea，使激光的啁啾发生变化，而使入射光谱宽增大。,理论方法：,介质折射率,测试方法,光环形器,光环形器的作用就是可实现在一根光纤中利用同一波长的双向传输。,光环形器的作用就是可实现在一根光纤中利用同一波长的双向传输。,优化方法及结论,优化方法：,在Bias处加一个小的调制电压激光器的折射率会随电流的变化而变化，从而导致谱宽展宽。实现方法： 在POWSET处引人一飞线，接上一电阻，在其上加入方波或者正弦波。,通过如下几种方法来实现，以选取最佳方案来提高SBS阈值光功率：1.加入幅度固定、频率变化的方波。2.加入幅度变化、频率固定的方波。3.加入幅度固定、频率变化的正弦波。4.加入幅度变化、频率固定的正弦波。,测试过程一,测试过程二,加入同一幅度方波，改变频率，结果如下：,结论：频率对SBS的阈值功率影响较大，在某一频率时，阈值功率越大；但频率对眼图劣化几乎无影响。,10mV 2kHz,10mV 5kHz,10mV 10kHz,10mV 50kHz,10mV 100kHz,加波前,FW方法加载方波,加入频率固定方波，改变幅度，结果如下：,加波前,10mV 2.5kHz,结论：幅度变化对SBS的阈值功率影响不大，但幅度愈大，眼图劣化愈严重。,20mV 2.5kHz,30mV 2.5kHz,40mV 2.5kHz,50mV 2.5kHz,杨宗纬唱歌好有感觉哦,FW方法加载方波,加入方波，改变频率，幅度不变，结果如下：,硬件方法加载方波,40mV 0.5kHz 100kohm DP=3.74,40mV 1kHz 100kohm DP=3.53,40mV 2kHz 100kohm DP=3.41,加波前 DP=3.75,结论：频率对SBS的阈值功率影响较大，在某一频率时，阈值功率越大；频率对眼图劣化无影响，但频率越大，DP越小。,40mV 2kHz 200kohm DP=3.59,结论：幅度变化对SBS的阈值功率影响不大，但幅度愈大，眼图劣化愈严重，加入 2kHz的方波，DP最小。频率、幅度综合考虑，加入40mV 2kHz 100kohm最佳。,40mV 2kHz 100kohm DP=3.53,40mV 2kHz 50kohm DP=3.74,加入频率固定方波，改变幅度，结果如下：,加波前 DP=3.75,硬件方法加载方波,加入正弦波，改变频率，幅度不变，结果如下：,加波前 DP=3.75,40mV 0.5kHz 100kohm DP= 3.81,40mV 2kHz 100kohm DP= 3.6,40mV 1kHz 100kohm DP= 4.05,40mV 4kHz 100kohm DP= 3.74,结论：频率对SBS的阈值功率影响较大，在某一频率时，阈值功率越大；频率对眼图劣化几乎无影响。,硬件方法加载正弦波,加入正弦波，改变幅度，频率不变，结果如下：,加波前,40mV 2kHz 50kohm DP=3.67,40mV 2kHz 200kohm DP=3.46,结论：幅度变化对SBS的阈值功率影响不大，但幅度愈大，眼图劣化愈严重,DP越大；频率、幅度综合考虑，加入40mV 2kHz 100kohm的方波最佳。,40mV 2kHz 100kohm DP= 3.6,改变前 DP=3.75,结论：,先增大Iea，SBS阈值功率减小；再减小Iea，SBS阈值功率增大，在33mA时最佳，DP也最小。通过改变Iea，使激光啁啾发生变化，从而使SBS的阈值光功率有很大的提高。,改变Iea观察SBS阈值光功率的变化,ECO-P-46043,ECO-P-46043,Iea=38mA DP=4.3,Iea=37mA DP=3.99,Iea=33mA DP=3.65,Iea=32mA DP=4.6,Iea=30mADP=5.03,结论,The End！Thanks a lot!,
